Este documento introduce las ciencias ambientales y cubre varios temas clave. Explica los métodos de estudio como el reduccionismo y el holismo, y el uso de modelos. Describe los sistemas y la termodinámica, y diferentes tipos de sistemas como los abiertos. También analiza el sistema Tierra, incluyendo sus subsistemas terrestres y sus interacciones.

1. TEMA 1. INTRODUCCIÓN A LAS CIENCIAS AMBIENTALES
1. CONCEPTO DE MEDIO AMBIENTE ↵
2. LOS MÉTODOS DE ESTUDIO EN LAS CIENCIAS AMBIENTALES↵
• REDUCCIONISMO y HOLISMO ↵
• EL USO DE MODELOS ↵
3. SISTEMAS ↵
• SISTEMAS y TERMODINÁMICA ↵
• TIPOS DE SISTEMAS ↵
• MODELADO DE SISTEMAS ABIERTOS ↵
• RELACIONES CAUSALES ↵
4. EL SISTEMA PLANETA TIERRA ↵
• LOS SUBSISTEMAS TERRESTRES ↵
• LAS RELACIONES ENTRE LOS SUBSISTEMAS TERRESTRES ↵

2. MEDIO AMBIENTE, UN CONCEPTO CONTROVERTIDO
MEDIO: es la materia que envuelve a los seres vivos soportando y
condicionando los fenómenos naturales que ocurren en su seno.
AMBIENTE: es el conjunto de elementos físico-químicos y biológicos
del medio y de las relaciones que se establecen entre ellos.
ENFOQUES DE MEDIO AMBIENTE
Tradicional: “Espacio sobre el que se desarrolla nuestra existencia, pero
del que no formamos parte”
Económico: “ Una fuente de recursos naturales, un soporte para
actividades productivas y un receptor de desechos y residuos”
Administrativo-legislativo: “Es el sistema constituido por el ser humano, la
fauna y la flora; el suelo, el aire, el clima y el paisaje; las interacciones
entre los factores citados, los bienes materiales y el patrimonio cultura”
Directriz 85/337 de la UE

3. DEFINICION DE MEDIO AMBIENTE
“Conjunto de elementos físicos, químicos, biológicos y de
factores sociales capaces de causar efectos directos o
indirectos, a corto o largo plazo, sobre los seres vivientes y las
actividades humanas.”
Conferencia de Estocolmo, 1.972
Aspectos importantes de la definición:
El medio ambiente incluye elementos naturales, sociales y culturales
El medio ambiente cambia continuamente:
Por causas naturales
Por causas antrópicas

4. Medio natural y medio natural domesticado
Medio natural: aquel que no ha Medio natural domesticado o
sido alterado por el hombre, antropizado: aquel que ha sido
cambia por causas naturales. alterado por el hombre para
adaptarlo a sus necesidades.

5. LA COMPRENSIÓN DEL MEDIO AMBIENTE
1. Identificación del medio ambiente como conjunto de interacciones
complejas
2. Conjunto de los sistemas ambientales: características, estructura y
funcionamiento
3. Identificación de las principales interacciones entre los sistemas
ambientales, especialmente los que afectan a la humanidad
(obtención de recursos, procesos de transformación, relaciones
económicas y consumo, generación de residuos y contaminación,
etc.).
4. Propuestas y medias a tomar desde el ser humano ante la crisis
ambiental (medidas técnicas, económicas, políticas, sociales, etc.).

8. CIENCIAS
MEDIOAMBIENTALES
CIENCIAS CIENCIAS
NATURALES SOCIALES
BIOLOGIA GEOLOGÍA GEOGRAFÍA ECONOMÍA
FÍSICA QUÍMICA SOCIOLOGÍA DERECHO

9. MÉTODOS DE ESTUDIO DE LAS
CIENCIAS MEDIOAMBIENTALES
MÉTODO CIENTÍFICO COMO PROCEDIMIENTO DE ESTUDIO
OBSERVACIÓN ⇒ HIPÓTESIS ⇒ COMPROBACIÓN EXPERIMENTAL
⇓
TEORÍA ⇒ LEY NATURAL
METODOLOGÍAS ÚTILES PARA EL ESTUDIO DE FENÓMENOS
COMPLEJOS
• USO DE MODELOS
• TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS

10. REDUCCIONISMO y HOLISMO
REDUCCIONISMO
• Divide el objeto de estudio en sus
componentes mas simples y analiza cada
uno de ellos.
• Lo complejo se comprende estudiando los
elementos más simples que lo componen
HOLISMO
• Estudia las relaciones que existen entre los
componentes del objeto de estudio.
• Solo podemos comprender lo complejo si se
considera globalmente:
- El todo es mayor que la suma de las
partes
- Los árboles no dejan ver el bosque

11. LOS SISTEMAS COMPLEJOS
• Las RELACIONES entre sus componentes son muchas y
variadas
• Del COMPORTAMIENTO GLOBAL del sistema surgen nuevas
propiedades que no tienen los componentes por separado
⇓
PROPIEDADES EMERGENTES
• Solamente con un enfoque HOLISTA podemos conocer
las PROPIEDADES EMERGENTES DEL SISTEMA
Ej. Sistema Tierra, Ser vivo

12. MODELOS
Son representaciones simplificadas de la realidad, que se
elaboran para facilitar su comprensión y estudio y realizar
predicciones
Características de los modelos
• Deben ser sencillos y manejables
• Deben representar fielmente la realidad
Criterios en la elaboración de modelos
• ¿Para qué se va a utilizar?
• ¿Qué variables o aspectos de la realidad se van a estudiar?
⇓
ESTABLECER LAS RELACIONES ENTRE LAS VARIABLES

13. TIPOS DE MODELOS
VERBALES
GRÁFICOS
FORMALES o MATEMÁTICOS
DE SIMULACIÓN POR ORDENADOR

14. MODELOS GRÁFICOS

18. Modelos gráficos del ciclo del agua

22. MODELOS DE ODUM

24. MODELOS FORMALES O NUMÉRICOS
M ⋅m
F =G 2
r

27. MODELOS DE SIMULACIÓN POR ORDENADOR

31. MODELOS METEOROLÓGICOS: MODELOS PREDICTIVOS

36. SISTEMAS
• Un SISTEMA es un conjunto de partes o elementos
relacionados por leyes naturales que interaccionan para formar
un todo.
• Cada parte o elemento del sistema lo denominamos
SUBSISTEMA.
• Un sistema es mayor que la suma de sus partes o subsistemas,
que se combinan para formar un todo funcional en el que surgen
nuevas propiedades denominadas PROPIEDADES EMERGENTES.
• Para comprender el funcionamiento de un sistema nos fijamos
en las relaciones que existen entre sus componentes
⇓
TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS:
UTILIZA EL ENFOQUE HOLÍSTICO

37. SISTEMAS Y TERMODINÁMICA
TODO SISTEMA SE RIGE POR LAS LEYES DE LA TERMODINÁMICA
PRIMERA LEY (PRINCIPIO DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA):
“La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma”.
Energía entrante = Energía almacenada + Energía saliente
SEGUNDA LEY (LEY DE LA ENTROPÍA): aunque la energía ni se crea
ni se destruye, durante su transformación una parte de la energía se
degrada a una forma de energía más dispersa y menos asequible,
por lo que disminuye su “calidad”. La ENTROPÍA es una medida del
desorden en términos de energía inasequible (energía incapaz de
realizar un trabajo).
Según la segunda ley:
• Todo proceso espontáneo, sin aporte de energía, tiende a
aumentar la entropía.
• Solamente la entrada continua de energía puede mantener algo
ordenado.

39. TIPOS DE SISTEMAS SEGÚN LA TERMODINÁMICA
• SISTEMAS ABIERTOS: intercambian materia y energía con el
entorno. Ej. Los ecosistemas.
• SISTEMAS CERRADOS: intercambian energía con el entorno,
pero no materia. Ej. La Tierra.
• SISTEMAS AISLADOS o ADIABÁTICOS: no intercambian materia
y energía con el entorno. No existe ningún modelo real, aunque
algunos sistemas se pueden modelar así (Ej. Sistema Solar).

40. COMPORTAMIENTO DE LOS SISTEMAS ABIERTOS
– Se mantienen ordenados debido al aporte continuo de
energía, por lo que aumentan la entropía del entorno.
– Estas sometidos a perturbaciones externas e internas que
alteran su equilibrio inicial: el sistema tiende a alcanzar una
nueva situación de equilibrio.
– Para comprender su comportamiento hay que conocer los
valores de materia, energía o información que:
> entran en el sistema (inputs)
> salen del sistema (outputs)
> permanecen dentro del sistema

41. MODELADO DE LOS SISTEMAS ABIERTOS
MODELO DE CAJA NEGRA: el sistema se representa como una
CAJA dentro de la cual NO miramos y SOLO nos fijamos en las
ENTRADAS y SALIDAS.

44. MODELO DE CAJA BLANCA: el sistema se representa como una
caja dentro de la cual observamos su INTERIOR. Se
representan:
- Componentes o subsistemas (variables)
- Relaciones entre las variables con flechas
⇓
DIAGRAMAS CAUSALES

47. RELACIONES CAUSALES
• Diagramas que representan mediante flechas las CONEXIONES
CAUSA-EFECTO entre las variables de un sistema.
• Indican cómo influyen unas variables sobre otras
• Permiten conocer el COMPORTAMIENTO de un sistema dinámico,
es decir, como evoluciona frente a las perturbaciones.
CONCEPTOS CLAVE
- Una VARIABLE es un elemento del sistema que cambia de
comportamiento frente a circunstancias concretas.
- Las relaciones se representan mediante FLECHAS
- El TIPO DE RELACIÓN se indica mediante un signo encima de
la flecha, e indica el efecto que tiene la variación de un
elementos sobre el otro componente que se relaciona. Pueden
ser:
> “+” para el aumento
> “-” para la disminución

48. TIPOS DE RELACIONES CAUSALES
• SIMPLES: influencia directa de una variable sobre otra.
A B
- Directas o positivas
- Inversas o negativas
- Encadenadas
•COMPLEJAS: una variable influye sobre otra y esta sobre la
primera. Forman conjuntos de relaciones encadenadas en círculo
cerrado, que reciben el nombre de BUCLES DE
RETROALIMENTACIÓN o FEEDBACK.
A B
- Retroalimentación positiva
- Retroalimentación negativa

49. RELACIONES SIMPES
DIRECTAS o POSITIVAS: ↑ A → ↑ B ó ↓ A → ↓ B
(+) (+)
A B Lluvia Caudal ríos
INVERSAS o NEGATIVAS: ↑ A → ↓ B ó ↓ A → ↑ B
(-) (-)
A B Tabaco Salud
ENCADENADAS: A → B → C ….
(+) (-) (+) (-)
A B C Tala Erosión Suelo
(-) (-) (-) (-)
A B C Caza Biodiversidad Plaga
masiva

50. RELACIONES COMPLEJAS
RETROALIMENTACIÓN POSITIVA: acelera un sistema o proceso
(+) ó (-) (+)
A B NATALIDAD POBLACIÓN
+ +
(+) ó (-) (+)
RETROALIMENTACIÓN NEGATIVA: mantiene en equilibrio un
sistema o proceso.
Sistemas estables mediante bucles de retroalimentación negativa
se denominan SISTEMAS HOMEOSTÁTICOS o CIBERNÉTICOS
(+) ó (-) (+)
A - B DEPREDADOR PRESA
-
(-) ó (+) (- )

51. RETROALIMENTACIÓN POSITIVA DEL CRECIMIENTO EXPONENCIAL
DE UNA POBLACIÓN SIN LIMITACIONES EN LA REPRODUCCIÓN

52. RETROALIMENTACIÓN NEGATIVA DE UN SISTEMA
TERMOSTATO- CALENTADOR

53. EL CLIMA mediante RELACIONES CAUSALES COMPLEJAS

54. DIAGRAMA CAUSAL APLICADO A LAS VARIABLES
QUE INTERVIENEN EN LA CANTIDAD DE AGUA DISPONIBLE

57. EL SISTEMA TIERRA
La Tierra es un SISTEMA ABIERTO respecto al intercambio de
energía:
- Recibe un flujo continuo de energía solar en forma de radiación
electromagnética
- Emite calor al espacio (en forma de radiación infrarroja)
La Tierra es un SISTEMA que se AUTORREGULA: la temperatura
media terrestre se ha mantenido constante durante millones de
años, en torno a los 15 º C.
La Tierra está formada por diferentes SUBSISTEMAS (atmósfera,
hidrosfera, geosfera y biosfera) que no funcionan de forma aislada,
sino que interaccionan para formar un todo conjunto.

58. SUBSISTEMAS TERRESTRES

59. SUBSISTEMAS NATURALES
1. ABIÓTICOS
FLUIDOS:
- ATMÓSFERA: formado por la capa gaseosa que envuelve a la Tierra.
- HIDROSFERA: capa discontinua de agua que envuelve la superficie
sólida del planeta. Formada por los océanos, aguas continentales y el
hielo glaciar. El agua en estado sólido constituye el subsistema
CRIOSFERA.
SÓLIDO
- GEOSFERA: parte sólida de la Tierra, formada por los materiales
terrestres sólidos tales como suelos, sedimentos y rocas de la litosfera
y las capas internas (manto y núcleo).
2. BIÓTICO
- BIOSFERA: formada por todos los seres vivos del planeta, que forman
una compleja trama de relaciones entre sí y con el resto de
subsistemas. Los seres vivos se han adaptado a lo largo de la evolución
a las condiciones ambientales, pero en algunos casos también las han
cambiado.

60. SUBSISTEMAS ANTRÓPICOS o CULTURALES
• SOCIOSFERA: sistema formado por la HUMANIDAD y las
INSTITUCIONES SOCIALES de autorregulación (políticas,
económicas y culturales).
• TECNOSFERA: sistema artificial formado por el medio construido y
los bienes, instrumentos y productos fabricados por los seres
humanos para facilitar su desarrollo.
• NOOSFERA: designa al conjunto de ideas y conocimientos de la
humanidad que gobiernan las relaciones del hombre y el medio y las
relaciones humanas entre sí.
La NOOSFERA ES LA DOMINACIÓN DE LA TIERRA POR LA
MENTE HUMANA, una envoltura gobernada por la inteligencia
humana.
Vernadsky (1.945)

62. LAS INTERACCIONES ENTRE LOS
SUBSISTEMAS NATURALES TERRESTRES

63. JAMES LOVELOCK (1916)
•Químico británico especializado en
ciencias de la atmósfera.
•Inventor del detector de captura de
electrones, capaz de captar cantidades
extremadamente pequeñas de materia en
gases y que fue usado para estudiar los
efectos del CFC en la formación del agujero
de la Antártida.
•Trabajó para la NASA en su proyecto de
investigación de señales de vida en Marte, y
predijo la ausencia de vida basándose en la
composición atmosférica.
•Padre de la Hipótesis Gaia, expone sus
ideas en el libro “Una nueva visión sobre la
vida en la Tierra” (1979), enfrentándose a la
comunidad científica.

64. LYNN MARGULIS (1938)
•Bióloga estadounidense, licenciada por la
Universidad de Chicago.
•Destaca por su Teoría Endosimbiótica, según la
cual las células eucariotas aparecieron por la
incorporación endosimbiótica de diversas
células procariotas.
•Ha apoyado la Teoría de Gaia, aportando su
visión según la cual las bacterias son las
principales responsables de las
trasformaciones químicas de la biosfera.
•Opuesta a las teorías neodarwinistas,
considera que el origen de las especies no está
en las mutaciones genéticas, sino en la
simbiogénesis, de forma que la adquisición de
caracteres de seres vivos pluricelulares son
producto de la incorporación simbiótica de
bacterias de vida libre.

65. EL PAPEL DE LA BIOSFERA EN LA TIERRA
LA TEORÍA GAIA. Lovelock y Margulis
• La TIERRA como ser vivo, se comporta SUPERECOSISTEMA
que se autorregula.
• Los SERES VIVOS (BIOSFERA) interaccionan con los sistemas
abióticos (atmósfera, hidrosfera y geosfera) y mediante
mecanismos de RETROALIMENTACIÓN mantienen constantes la
temperatura y la composición química de la atmósfera y los
océanos.
• GAIA engloba la BIOSFERA, ATMÓSFERA, OCÉANOS y SUELOS,
y todo el conjunto es un sistema cibernético que busca un óptimo
ambiente para su propia vida.
• Los SERES VIVOS no solo se adaptarían a las condiciones
ambientales, sino que las modifican para permitir su
supervivencia.

66. ARGUMENTOS A FAVOR
1. La biosfera regula la concentración de oxígeno mediante la
RESPIRACIÓN y la FOTOSÍNTESIS.
2. La composición química de la atmósfera (79% de nitrógeno) es
anómala respecto a otros planetas cercanos, como Marte y
Venus, y solo es explicable por la presencia de vida.
3. La composición química de la atmósfera actual tiene un origen
principalmente biótico.
4. La temperatura media terrestre se ha mantenido constante a
lo largo del tiempo, a pesar de haber aumentado la
luminosidad solar, lo que se explica por el papel
termorregulador de los seres vivos.

67. COMPOSICION DE LA ATMÓSFERA